JP2009133266A - Waste heat utilization device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の廃熱利用装置に係り、詳しくは、車両に用いられて好適な内燃機関の廃熱利用装置に関する。 The present invention relates to a waste heat utilization device for an internal combustion engine, and more particularly to a waste heat utilization device for an internal combustion engine suitable for use in a vehicle.
この種の内燃機関の廃熱利用装置は、例えばエンジンが搭載された車両に適用され、エンジンの廃熱により冷媒を加熱する蒸発器、該蒸発器から流出された冷媒を膨張させて駆動力を発生する膨張機、該膨張機から流出された作動流体を凝縮させる凝縮器を有し、該凝縮器から流出された作動流体が前記蒸発器に流入されて循環するランキンサイクルを備え、エンジンの廃熱からエネルギーを回収している。 This type of waste heat utilization device for an internal combustion engine is applied to, for example, a vehicle equipped with an engine. An expander that is generated, a condenser that condenses the working fluid that has flowed out of the expander, and a Rankine cycle in which the working fluid that has flowed out of the condenser flows into the evaporator and circulates, It recovers energy from heat.
そして、膨張機と凝縮器との間に、膨張機から流出された冷媒にて蒸発器に流入される冷媒を加熱する冷媒の再生器を設けたランキンサイクルが知られている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来技術では、膨張機から流出された冷媒の温度が蒸発器から流出された冷媒の温度よりも高くなる場合があり、再生器にて単に蒸発器に流入される冷媒を加熱するのみでは、膨張機から流出された冷媒の熱を最大限に利用していないとの問題がある。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、膨張機から流出された冷媒の熱を最大限に利用することにより、エネルギー回収効率を確実に向上することができる内燃機関の廃熱利用装置を提供することを目的とする。
However, in the above prior art, the temperature of the refrigerant flowing out of the expander may be higher than the temperature of the refrigerant flowing out of the evaporator, and the regenerator simply heats the refrigerant flowing into the evaporator. However, there is a problem that the heat of the refrigerant that has flowed out of the expander is not utilized to the maximum extent.
The present invention has been made in view of such a problem, and waste heat of an internal combustion engine that can reliably improve energy recovery efficiency by making maximum use of the heat of the refrigerant that has flowed out of the expander. It aims at providing a utilization apparatus.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の内燃機関の廃熱利用装置は、内燃機関の廃熱により作動流体を加熱する蒸発器、該蒸発器から流出された作動流体を膨張させて駆動力を発生する膨張機、該膨張機から流出された作動流体を凝縮させる凝縮器を有し、該凝縮器から流出された作動流体が蒸発器に流入されて循環するランキンサイクルを備え、ランキンサイクルは、膨張機から流出された作動流体にて蒸発器に流入する作動流体を加熱する第1再生器と、膨張機から流出された作動流体にて蒸発器から流出する作動流体を加熱する第2再生器とを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 is driven by an evaporator that heats the working fluid by the waste heat of the internal combustion engine, and the working fluid that has flowed out of the evaporator is expanded. An expander that generates force, a condenser that condenses the working fluid that has flowed out of the expander, and a Rankine cycle in which the working fluid that has flowed out of the condenser flows into the evaporator and circulates, The first regenerator that heats the working fluid that flows into the evaporator with the working fluid that has flowed out of the expander, and the second that heats the working fluid that flows out of the evaporator with the working fluid that has flowed out of the expander And a regenerator.
また、請求項2記載の発明では、請求項1において、ランキンサイクルは、第2再生器をバイパスするバイパス路と、膨張機から流出された作動流体をバイパス路と第2再生器とに配分して流入させる流量配分制御手段とを有することを特徴としている。
更に、請求項3記載の発明では、請求項2において、流量配分制御手段は、膨張機に流入される作動流体の温度を検出する第1温度検出手段と、膨張機から第2再生器に流入される作動流体の温度を検出する第2温度検出手段と、蒸発器から第2再生器に流入される作動流体の温度を検出する第3温度検出手段と、第1〜第3温度検出手段にて検出された作動流体の温度に基づいて、第2再生器側またはバイパス路側を連通させるべく開駆動される操作端とからなることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the Rankine cycle distributes the working fluid flowing out from the bypass passage and the second regenerator to the bypass passage and the second regenerator. And a flow rate distribution control means for inflow.
Further, according to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the flow rate distribution control means includes a first temperature detecting means for detecting the temperature of the working fluid flowing into the expander, and an inflow from the expander to the second regenerator. Second temperature detecting means for detecting the temperature of the working fluid, third temperature detecting means for detecting the temperature of the working fluid flowing into the second regenerator from the evaporator, and first to third temperature detecting means And an operating end that is driven to open to communicate with the second regenerator side or the bypass path side based on the detected temperature of the working fluid.
更にまた、請求項4記載の発明では、請求項3において、流量配分制御手段は、第2温度検出手段にて検出された作動流体の温度が第3温度検出手段にて検出された温度以下となるとき、操作端をバイパス路側に全開させることを特徴としている。
また、請求項5記載の発明では、請求項4において、流量配分制御手段は、第1温度検出手段にて検出された作動流体の温度が所定の設定温度より大きくなるとき、操作端をバイパス路側に開駆動させ、第1温度検出手段にて検出された作動流体の温度が所定の設定温度以下となるとき、操作端を第2再生器側に開駆動させることを特徴としている。
Furthermore, in the invention described in
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, when the temperature of the working fluid detected by the first temperature detecting means is greater than a predetermined set temperature, the flow rate distribution control means sets the operating end to the bypass path side. And when the temperature of the working fluid detected by the first temperature detecting means is equal to or lower than a predetermined set temperature, the operating end is driven to open toward the second regenerator.
更に、請求項6記載の発明では、請求項5において、所定の設定温度は、作動流体の分解温度未満の最大値をなすことを特徴としている。
更にまた、請求項7記載の発明では、請求項1乃至6の何れかにおいて、ランキンサイクルは、蒸発器を経て第2再生器から流出された作動流体を内燃機関の排ガスにて加熱する加熱器を有することを特徴としている。
Furthermore, the invention described in
Furthermore, in the invention according to claim 7, in any one of claims 1 to 6, the Rankine cycle is a heater for heating the working fluid discharged from the second regenerator through the evaporator with the exhaust gas of the internal combustion engine. It is characterized by having.
また、請求項8記載の発明では、請求項3乃至7の何れかにおいて、操作端は、第1〜第3温度検出手段にて検出された作動流体の温度に応じて該操作端の作動位置が連続的に可変駆動されるリニア三方弁であることを特徴としている。 According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the third to seventh aspects, the operating end is an operating position of the operating end according to the temperature of the working fluid detected by the first to third temperature detecting means. Is a linear three-way valve that is continuously variably driven.
請求項1記載の本発明の内燃機関の廃熱利用装置によれば、ランキンサイクルが膨張機出口の作動流体にて蒸発器入口、蒸発器出口の作動流体をそれぞれ加熱する第1、第2再生器を有することにより、凝縮器の熱負荷は不変のままで、膨張機入口における作動流体の加熱量、ひいてはランキンサイクルにおける回収エネルギーを増大することができるため、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を向上することができる。 According to the waste heat utilization apparatus for an internal combustion engine of the present invention, the Rankine cycle heats the working fluid at the evaporator inlet and the evaporator outlet with the working fluid at the expander outlet, respectively. Since the heat load of the condenser remains unchanged, the heating amount of the working fluid at the inlet of the expander, and thus the recovered energy in the Rankine cycle can be increased, so that the energy recovery efficiency of the waste heat utilization device can be increased. Can be improved.
また、請求項2記載の発明によれば、ランキンサイクルが膨張機から流出した作動流体を第2再生器のバイパス路と第2再生器とに配分して流入させる流量配分制御手段を有することにより、内燃機関やランキンサイクルの作動状況に応じて膨張機入口における作動流体の加熱量を適正に制御することができるため、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を更に効果的に向上することができる。 According to the second aspect of the present invention, the Rankine cycle has flow rate distribution control means for distributing and flowing the working fluid flowing out of the expander to the bypass path of the second regenerator and the second regenerator. Since the heating amount of the working fluid at the inlet of the expander can be appropriately controlled according to the operating conditions of the internal combustion engine and Rankine cycle, the energy recovery efficiency of the waste heat utilization device can be further effectively improved.
具体的には、請求項3記載の発明によれば、流量配分制御手段は、膨張機入口の作動流体の温度を検出する第1温度検出手段と、膨張機から第2再生器に流入される作動流体の温度を検出する第2温度検出手段と、蒸発器から第2再生器に流入される作動流体の温度を検出する第3温度検出手段と、これら第1〜第3温度検出手段にて検出された作動流体の温度に基づいて、第2再生器側またはバイパス路側を連通させるべく開駆動される操作端とから構成されている。 Specifically, according to the third aspect of the present invention, the flow rate distribution control means flows into the second regenerator from the first temperature detection means for detecting the temperature of the working fluid at the inlet of the expander. The second temperature detecting means for detecting the temperature of the working fluid, the third temperature detecting means for detecting the temperature of the working fluid flowing into the second regenerator from the evaporator, and the first to third temperature detecting means Based on the detected temperature of the working fluid, the operation end is driven to open to communicate the second regenerator side or the bypass path side.
このような流量配分制御手段の構成において、請求項4記載の発明によれば、第2温度検出手段にて検出された作動流体の温度が第3温度検出手段にて検出された温度以下となるとき、操作端をバイパス路側に全開させる。これにより、内燃機関のアイドリング時などにその廃熱が少なくなって蒸発器出口の作動流体で膨張機出口の作動流体を加熱するといった熱交換の逆転現象を防止することができる。従って、膨張機入口における作動流体の温度低下や凝縮を確実に防止できるため、ランキンサイクルを適正に稼働しつつ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を確実に向上することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the temperature of the working fluid detected by the second temperature detecting means is equal to or lower than the temperature detected by the third temperature detecting means. When the operation end is fully opened to the bypass path side. As a result, it is possible to prevent the reverse phenomenon of heat exchange such that the waste heat is reduced when the internal combustion engine is idling and the working fluid at the evaporator outlet is heated by the working fluid at the evaporator outlet. Therefore, since the temperature drop and condensation of the working fluid at the inlet of the expander can be reliably prevented, it is possible to reliably improve the energy recovery efficiency of the waste heat utilization device while properly operating the Rankine cycle.
上記制御に加え、請求項5記載の発明によれば、流量配分制御手段は、第1温度検出手段にて検出された作動流体の温度が所定の設定温度より大きくなるとき、操作端をバイパス路側に開駆動させ、第1温度検出手段にて検出された作動流体の温度が所定の設定温度以下となるとき、操作端を第2再生器側に開駆動させる。これにより、作動流体の加熱量の増大に伴って作動流体の温度が極端に高温になることを防止することができる。
According to the invention described in
具体的には、請求項6記載の発明によれば、所定の設定温度を作動流体の分解温度未満の最大値とすることにより、作動流体の劣化や作動流体に添加される潤滑油の分解を防止しつつ、作動流体の加熱量を増大させることができるため、ランキンサイクルを適正に稼働しつつ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率を更に確実に向上することができる。
また、請求項7記載の発明によれば、ランキンサイクルが蒸発器を経て第2再生器から流出された作動流体を内燃機関の排ガスにて加熱する加熱器を有することにより、膨張機入口の作動流体の加熱量、ひいてはランキンサイクルにおける回収エネルギーを更に増大することができ、廃熱利用装置のエネルギー回収効率をより一層向上することができる。
Specifically, according to the sixth aspect of the invention, the predetermined set temperature is set to a maximum value lower than the decomposition temperature of the working fluid, so that the working fluid is deteriorated or the lubricating oil added to the working fluid is decomposed. Since the amount of heating of the working fluid can be increased while preventing, the energy recovery efficiency of the waste heat utilization apparatus can be improved more reliably while operating the Rankine cycle properly.
According to the seventh aspect of the present invention, the Rankine cycle includes the heater that heats the working fluid that has flowed out of the second regenerator through the evaporator with the exhaust gas of the internal combustion engine. The heating amount of the fluid, and hence the recovery energy in the Rankine cycle can be further increased, and the energy recovery efficiency of the waste heat utilization apparatus can be further improved.
更に、請求項8記載の発明によれば、操作端が第1〜第3温度検出手段にて検出された作動流体の温度に応じて該操作端の作動位置が連続的に可変駆動されるリニア三方弁であることにより、膨張機を経由した作動流体を作動流体の全流量域に亘って第2再生器のバイパス路と第2再生器とに配分して流入させることができる。これにより、流量配分制御手段の制御性を向上することができるため、廃熱利用装置のエネルギー回収効率をより一層確実に向上することができる。 According to the eighth aspect of the present invention, the operating position of the operating end is continuously variably driven according to the temperature of the working fluid detected by the first to third temperature detecting means. By being a three-way valve, the working fluid passing through the expander can be distributed and fed to the bypass path of the second regenerator and the second regenerator over the entire flow rate range of the working fluid. Thereby, since the controllability of the flow rate distribution control means can be improved, the energy recovery efficiency of the waste heat utilization apparatus can be improved more reliably.
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態の廃熱利用装置2の構成を概略的に示した模式図である。廃熱利用装置2は、例えば車両のエンジン(内燃機関)4を冷却する冷却水回路6と、エンジン4の廃熱を回収するランキンサイクル回路(ランキンサイクル)8(以下、RC回路という)とから構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing the configuration of the waste
冷却水回路6は、エンジン4から延設される冷却水の循環路7に、冷却水の流れ方向から順に蒸発器10、ラジエータ12、サーモスタット14、水ポンプ16が介挿されて閉回路を構成している。
蒸発器10は、冷却水回路6の冷却水とRC回路8の冷媒とを熱交換することにより、エンジン4で加熱された冷却水、すなわち温水を熱媒体としてエンジン4の廃熱をRC回路8側に吸熱させて回収している。一方、蒸発器10を通過して冷媒に吸熱された冷却水は、エンジン4を冷却することにより再び加熱された温水となる。
The
The
ラジエータ12は、蒸発器10と直列に配列され、蒸発器10を通過して冷媒に吸熱された冷却水を外気との熱交換により更に冷却している。
サーモスタット14は、冷却水温度に応じてラジエータ12へ通水される冷却水量を制御する機械式の三方切換弁であって、2つ入口ポートと1つの出口ポートとを有している。2つの入口ポートには、ラジエータ12から延設される流路7aと、蒸発器10とラジエータ12との間の流路7bからラジエータ12を迂回して接続されるバイパス路7cとがそれぞれ接続され、これにより、冷却水温度に応じてラジエータ12へ通水される冷却水量が増減されてエンジン4の過熱が防止される。
The
The
水ポンプ16は、エンジン4に装着され、エンジン4の回転数に応じて駆動されて冷却水回路6に冷却水を好適に循環させる。
一方、RC回路8は、冷媒の循環路9に、冷媒の流れ方向から順に蒸発器10、加熱器18、膨張機20、凝縮器22、気液分離器24、冷媒ポンプ26が順に介挿されて閉回路を構成している。
The
On the other hand, the
加熱器18は、エンジン4の排ガス管28を流れる排ガスで冷媒を加熱する排ガス熱交換器であって、蒸発器10で加熱された冷媒が更に加熱される。
膨張機20は、蒸発器10で加熱されて過熱蒸気の状態となった冷媒を膨張させ、回転駆動力を発生する容積式の流体機器であって、膨張機20には、発生した回転駆動力を電力変換して廃熱利用装置2の外部で利用可能とする発電機30が機械的に連結されている。
The
The
凝縮器22は、膨張機20から流出される冷媒を外気と熱交換させて凝縮液化する空冷式の熱交換器である。
気液分離器24は、凝縮器22にて凝縮された冷媒を気液二層に分離するレシーバであり、ここで分離された液冷媒のみが冷媒ポンプ26側に流出される。
冷媒ポンプ26は、その駆動部に入力される信号に応じて駆動される電動ポンプであり、凝縮器22で凝縮され、気液分離器24で分離された液冷媒は冷媒ポンプ26によって蒸発器10側に圧送され、RC回路8を好適に循環する。
The
The gas-
The
ここで、RC回路8には、膨張機20と凝縮器22との間に、膨張機20出口の冷媒にて蒸発器10入口、蒸発器10出口の冷媒をそれぞれ加熱する第1、第2再生器32,34が設けられている。
第1、第2再生器32,34は、RC回路8内を循環する冷媒同士で熱交換が行われる内部熱交換器であって、膨張機20出口側の熱量を膨張機20入口側に積極的に供給することにより、RC回路8における回収エネルギーを増大させている。
Here, the
The first and
以下、図2に示されるモリエル線図を参照し、例えばR134aを冷媒として使用した場合のRC回路8の熱収支について説明する。
先ず、冷媒ポンプ26から送出された液冷媒(A:35℃)は、第1再生器32(A→B)、蒸発器10(B→C:80℃)、第2再生器34(C→D)、加熱器18(D→E)にて段階的に加熱され、エンタルピiが増加した過熱蒸気のガス冷媒(E:150℃)にされる。
Hereinafter, the heat balance of the
First, the liquid refrigerant (A: 35 ° C.) sent from the
次に、冷媒(E)は、膨張機20にて膨張することにより減圧され、エンタルピiも減少される(E→F:110℃)。そして、膨張機20を通過した冷媒は、第2再生器34(F→G)、第1再生器32(G→H)にて段階的に吸熱され、これら吸熱量は点線矢印で示すように、蒸発器10出口、蒸発器10入口にそれぞれ供給され、上述した第2再生器34(C→D)、第1再生器32(A→B)の加熱量に略等しい大きさとなっている。
Next, the refrigerant (E) is decompressed by being expanded by the
そして、冷媒(H)は、凝縮器22にてエンタルピiが減少した冷媒(I)にされ、冷媒ポンプ26により加圧されて冷媒(A)になり、冷媒(A)は再び第1再生器32に流入して次の冷凍サイクルに入り、上記A〜Iの順にサイクルが繰り返される。
このように、第1、第2再生器32,34を設けることにより、被加熱側である膨張機20入口側の冷媒の加熱量がA→B、C→Dにおいて増大する一方、その加熱量の増大分だけ加熱側である膨張機20出口側の冷媒の吸熱量、すなわち再生量がF→G、G→Hにて増大し、第1、第2再生器32,34は、少なくとも、このようなRC回路8における内部熱交換が可能な熱容量を有している。
Then, the refrigerant (H) is changed to the refrigerant (I) in which the enthalpy i is reduced by the
Thus, by providing the first and
また、E→Fにおける冷媒の膨張は、理論的には、図2中に示される等エントロピ線Liに沿って行われ、膨張機20の仕事量は膨張機20の入口と出口との冷媒のエンタルピiの差に比例している。更に、エンタルピ変化に対する等エントロピ線Liの傾きは、図2中の右方向に向かう冷媒温度の上昇に伴い小さくなることから、第1、第2再生器32,34を設けることにより、冷媒の加熱量が増大し、ひいては膨張機20の膨張仕事、すなわちRC回路8における回収エネルギーを増大させることができる。
Further, the expansion of the refrigerant in E → F is theoretically performed along the isentropic line Li shown in FIG. 2, and the work of the
一方、膨張機20出口と第2再生器34入口との間には、リニア三方弁(操作端)36が設けられている。三方弁36は、1つの入口ポートと2つの出口ポートとを有する電動切換弁であって、2つの出口ポートには、第2再生器34から延設される流路9aと、第2再生器34を迂回するバイパス路9bとがそれぞれ接続されている。そして、三方弁36は、その駆動部に入力される入力信号に比例して1つの弁体を連続的に可変駆動することにより、入口ポートに流入する冷媒を各出口ポートからリニアに配分して流出させると共に、これら各配分流量を微調整可能に構成されている。
On the other hand, a linear three-way valve (operation end) 36 is provided between the expander 20 outlet and the
また、加熱器18出口と膨張機20入口との間には、膨張機20入口の冷媒の温度T1を検出する第1温度センサ(第1温度検出手段)38、膨張機20出口と三方弁36との間には、膨張機20から第2再生器34側に流入する冷媒の温度T2を検出する第2温度センサ(第2温度検出手段)40、蒸発器10出口と第2再生器34入口との間には、蒸発器10から第2再生器34に流入する冷媒の温度T3を検出する第3温度センサ(第3温度検出手段)42が設置されている。
Between the outlet of the
これら第1〜第3温度センサ38,40,42は、三方弁36と共に車両及び廃熱利用装置2の総合的な制御を行う電子コントロールユニット(ECU)44に電気的に接続されており、ECU44は、第1〜第3温度センサ38,40,42にて検出された冷媒温度T1,T2,T3に基づいて三方弁36の弁体を駆動することによって第2再生器34側またはバイパス路9b側を連通させる三方弁開度制御を行っている(流量配分制御手段)。
These first to
以下、図3に示されるフローチャートを参照して、この三方弁開度制御について詳しく説明する。
先ず、三方弁開度制御が開始されると、S1(以下、Sはステップを表す)に移行する。
S1では、第2温度センサ40にて検出された冷媒温度T2が第3温度センサ42にて検出された冷媒温度T3より大きいか否かを判別する。判別結果が真(Yes)でT2>T3が成立すると判定された場合にはS2に移行し、判別結果が偽(No)でT2>T3が成立しないと判定された場合にはS3に移行する。
Hereinafter, the three-way valve opening degree control will be described in detail with reference to the flowchart shown in FIG.
First, when the three-way valve opening degree control is started, the process proceeds to S1 (hereinafter, S represents a step).
In S <b> 1, it is determined whether or not the refrigerant temperature T <b> 2 detected by the
S2に移行した場合には、第1温度センサ38にて検出された冷媒温度T1が150℃より大きいか否かを判別する。判別結果が真(Yes)でT1>150℃が成立すると判定された場合にはS4に移行し、判別結果が偽(No)でT1>150℃が成立しないと判定された場合にはS5に移行する。なお、RC回路8を循環するR134a冷媒やこの冷媒に添加される潤滑油の劣化・分解が確実に起こらない温度は約150℃である。
When the process proceeds to S2, it is determined whether or not the refrigerant temperature T1 detected by the
S1からS3に移行した場合には、三方弁36をバイパス路9b側に強制的に全開にして本制御ルーチンをリターンする。
一方、S2からS4に移行した場合には、三方弁36をバイパス路9b側に開駆動して本制御ルーチンをリターンする。
これに対し、S2からS5に移行した場合には、三方弁36を第2再生器34側に開駆動して本制御ルーチンをリターンする。
In the case of shifting from S1 to S3, the three-
On the other hand, when the process proceeds from S2 to S4, the three-
On the other hand, when the process proceeds from S2 to S5, the three-
このように、ECU44にて三方弁開度制御が開始されると、上記一連の制御ルーチンが繰り返し実行される。
以上のように、本実施形態では、RC回路8が膨張機20出口の冷媒にて蒸発器10入口、蒸発器10出口の冷媒をそれぞれ加熱する第1、第2再生器32,34を有することにより、凝縮器の熱負荷は不変のままで、膨張機20入口における冷媒の加熱量、ひいてはRC回路8における回収エネルギーを増大することができるため、廃熱利用装置2のエネルギー回収効率を向上することができる。
As described above, when the
As described above, in the present embodiment, the
また、上記三方弁開度制御を行うことにより、膨張機20を経由した冷媒を第2再生器34のバイパス路9bと第2再生器34とに配分して流入させ、エンジン4やRC回路8の作動状況に応じて膨張機20入口における冷媒の加熱量を適正に制御することができるため、廃熱利用装置2のエネルギー回収効率を更に効果的に向上することができる。
特に、当該三方弁開度制御では、S1にてT2>T3が成立しない、T2≦T3が成立するとき、S3にて三方弁36をバイパス路9b側に強制的に全開させることにより、エンジン4のアイドリング時などにその廃熱が少なくなって蒸発器10出口の冷媒で膨張機20出口の冷媒を加熱するといった熱交換の逆転現象を防止することができる。従って、膨張機20入口における冷媒の温度低下や凝縮を確実に防止できるため、RC回路8を適正に稼働しつつ、廃熱利用装置2のエネルギー回収効率を確実に向上することができる。
Further, by performing the above three-way valve opening control, the refrigerant having passed through the
In particular, in the three-way valve opening control, when T2> T3 is not established at S1, and when T2 ≦ T3 is established, the
更に、当該三方弁開度制御では、T1>150℃が成立するとき、三方弁36をバイパス路9b側に開駆動させ、一方、T1>150℃が成立しない、すなわちT1≦150℃が成立するとき、三方弁36を第2再生器34側に開駆動させることにより、冷媒の加熱量の増大に伴い冷媒の温度が極端に高温になることを防止できる。
具体的には、T1の大きさを冷媒やこの冷媒に添加される潤滑油の劣化・分解を確実に防止できる温度である150℃で判定することにより、冷媒温度を冷媒、及び冷媒に添加される潤滑油の分解・劣化を防止可能な最大値とすることができるため、RC回路8を適正に稼働させつつ、廃熱利用装置2のエネルギー回収効率を更に確実に向上することができる。
Further, in the three-way valve opening control, when T1> 150 ° C. is established, the three-
Specifically, the refrigerant temperature is added to the refrigerant and the refrigerant by determining the size of T1 at 150 ° C., which is a temperature that can reliably prevent deterioration and decomposition of the refrigerant and the lubricating oil added to the refrigerant. Therefore, the energy recovery efficiency of the waste
また、加熱器18を有することにより、膨張機20入口の冷媒の加熱量、ひいてはRC回路8における回収エネルギーを更に増大することができ、廃熱利用装置2のエネルギー回収効率をより一層向上することができる。
更に、当該三方弁開度制御の操作端としてリニア駆動が可能な三方弁36を用いることにより、膨張機20を経由した冷媒を冷媒の全流量域に亘って第2再生器34とバイパス路9bとにリニアに配分して流入させることができるため、三方弁開度制御の制御性が向上し、RC回路8を適正に稼働しつつ、廃熱利用装置2のエネルギー回収効率をより一層確実に向上することができる。
Moreover, by having the
Further, by using the three-
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態では、RC回路8にR134a冷媒が使用されているが、これに限らず、環境負荷がより小さいR152a冷媒を用いても上記と同様の効果を得ることができる。
Although the description of the embodiment of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the R134a refrigerant is used in the
2 廃熱利用装置
4 エンジン(内燃機関)
8 ランキンサイクル回路(ランキンサイクル)
9b バイパス路
10 蒸発器
18 加熱器
20 膨張機
22 凝縮器
32 第1再生器
34 第2再生器
36 リニア三方弁(操作端)
38 第1温度検出手段(第1温度センサ)
40 第2温度検出手段(第2温度センサ)
42 第3温度検出手段(第3温度センサ)
2 Waste
8 Rankine cycle circuit (Rankine cycle)
38 1st temperature detection means (1st temperature sensor)
40 Second temperature detection means (second temperature sensor)
42 3rd temperature detection means (3rd temperature sensor)
Claims (8)
前記ランキンサイクルは、前記膨張機から流出された作動流体にて前記蒸発器に流入される作動流体を加熱する第1再生器と、前記膨張機から流出された作動流体にて前記蒸発器から流出された作動流体を加熱する第2再生器とを有することを特徴とする内燃機関の廃熱利用装置。 An evaporator that heats a working fluid by waste heat of an internal combustion engine, an expander that expands the working fluid that has flowed out of the evaporator to generate a driving force, and a condenser that condenses the working fluid that has flowed out of the expander Comprising a Rankine cycle in which the working fluid discharged from the condenser flows into the evaporator and circulates;
The Rankine cycle includes a first regenerator that heats the working fluid that flows into the evaporator with the working fluid that flows out of the expander, and an outflow from the evaporator that uses the working fluid that flows out of the expander. And a second regenerator for heating the generated working fluid.
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